CN111533564A - 一种高强度抗裂陶瓷 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度抗裂陶瓷，陶瓷的坯体由如下组分的高效陶瓷坯体增强剂组合物制得浆料，以质量百分比计组成为：4％～8％丙烯酸压敏胶乳液、1％～3％改性天然高分子、8％～15％环氧改性的聚丙烯酸钠，其余为水。本发明将丙烯酸压敏胶乳液与环氧改性的聚丙烯酸钠用于陶瓷坯体增强剂领域，在不影响坯体浆料的粘度的同时，当坯体干燥后具有高效增强作用，测试结果表明所述增强剂可大大降低了生坯开裂时间、开裂长度，应用前景广泛。

Description

一种高强度抗裂陶瓷
本发明是中国专利“一种高效陶瓷坯体增强剂组合物及其制得的产品”的分案申请，申请日为2017年11月27日，申请号为201711208768.8。
技术领域
本发明涉及陶瓷，具体涉及一种高强度抗裂陶瓷，属于建筑材料领域。
技术背景
陶瓷行业是高污染、高能源消耗、高资源消耗的“三高行业”，随着陶瓷工业的快速发展，优质粘土资源越来越匮乏，节能减排，适度减薄是陶瓷发展的必经之路。坯料的制备是非常重要的环节，而坯体的干燥强度则是一个重要指标，其对产品的成品率及质量有重要影响。目前的陶瓷生产中，生坯强度不足引起的成品率低的现象普遍存在，适当减薄的陶瓷产品，其生坯强度和成瓷强度均显著下降，在输送和使用过程中，损坏或开裂的几率大幅增加。并且现在的陶瓷产品规格有越做越大的趋势，所以提高坯体强度对于陶瓷生产尤为重要。选择高效的坯体增强剂是提高坯体强度的一种重要手段。
坯体增强剂有有机增强剂和无机增强剂两类。无机增强剂通常有膨润土、水玻璃等，有机增强剂经常用的有甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟甲纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯醇以及海藻酸盐等，最近又出现了新型陶瓷增强剂如聚丙烯酸钠复合剂、改性淀粉聚合物等。市面上商品坯体增强剂有粉体和液体两种，前者易于包装运输但易吸潮结团，后者则易于在陶瓷浆料中分散，使用更为方便。
例如，李家科等合成了一系列不同相对分子质量的聚丙烯酸钠，应用于艺术瓷的坯体中，研究了聚丙烯酸钠对艺术瓷坯体强度、变形率的影响，并对聚丙烯酸钠增强机理进行了探讨；结果表明聚丙烯酸钠可有效地提高艺术瓷坯体的成形强度，减少了坯体的变形率，当增强剂c加入的质量分数为0.6％时，坯体的干燥强度增加率达167.5％，坯体的变形率从50％降低到10％。但是聚丙烯酸钠增强剂的存在价格昂贵、依然要配合无机增强剂使用的特点。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的旨在提供一种高效陶瓷坯体增强剂组合物。
本发明所述的的一种高效陶瓷坯体增强剂组合物，以质量百分比计组成为： 4％～8％丙烯酸压敏胶乳液、1％～3％改性天然高分子、8％～15％环氧改性的聚丙烯酸钠，其余为水。
其中，所述的环氧改性的聚丙烯酸钠采用水溶液自由基聚合法制备，其制备方法包括以下步骤：将5～10份含有不饱和双键的环氧小分子、0.05～0.3份表面活性剂、2～4份还原剂、60～80份水加入到反应器中，充分分散均匀，然后向其中加入20～30份丙烯酸钠，加热体系升温至50～80℃；然后向反应釜内滴加引发剂，0.5～1h滴加完毕，保温反应2～5小时后冷却到室温，出料即得环氧改性的聚丙烯酸钠。
所述的环氧改性的聚丙烯酸钠结构式如下，其中R为氢或甲基，A为羰基或亚甲基，x:10～30，y:3～10。
Figure RE-GDA0002542266930000021
所述的丙烯酸压敏胶乳液的pH为7～11，有效成分的质量份数30％～60％。
改性天然高分子为经酰化反应、羧甲基化反应、酯化反应或接枝反应改性后的甲基纤维素、羟乙基纤维素、水溶性淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、海藻酸钠、木质素磺酸钠中的至少一种。
所述的含有不饱和双键的环氧小分子为甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油醚酯、烯丙基缩水甘油醚、衣康酸二缩水甘油酯中的至少一种。
所述的表面活性剂为硬脂酸钠、月桂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠、月桂酸钠、硬脂酸钠、OP-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、吐温中的至少一种。
所述的还原剂为巯基乙酸、巯基丙酸、亚硫酸氢钠、亚磷酸钠、吊白块中的至少一种。
所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、过硫酸钠中的至少一种。
一种陶瓷，含有上述高效陶瓷坯体增强剂组合物作为成分。
相对于现有技术，本发明的优点为：(1)丙烯酸压敏胶乳液与陶瓷坯体浆料体系匹配，因此不影响坯体浆料的粘度，当坯体干燥后丙烯酸压敏胶乳通过自身粘力将不同的坯体粒子结合在一起，起增塑作用，降低坯体干燥后的开裂率；(2)首次将合成环氧改性的聚丙烯酸钠用于陶瓷坯体增强剂领域，一方面环氧改性的聚丙烯酸钠中的聚丙烯酸钠链段在陶瓷浆料中起分散作用，另一方面其中的环氧基团在坯体干燥过程中与坯体颗粒发生交联增强作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种高效陶瓷坯体增强剂组合物做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种高效陶瓷坯体增强剂组合物，以质量百分数计组成为：5％丙烯酸压敏胶乳液(pH为8～9，质量份数44％)、3％海藻酸钠、8％环氧改性的聚丙烯酸钠X，其余为水。
其中，所述的环氧改性的聚丙烯酸钠X采用水溶液自由基聚合法制备，其制备方法包括以下步骤：将10份含有烯丙基缩水甘油醚、0.3份十二烷基苯磺酸钠、2份巯基乙酸、1份、吊白块、80份水加入到反应器中，充分分散均匀，然后向其中加入30份丙烯酸钠，加热体系至60℃；然后向反应釜内滴加双氧水， 0.8h滴加完毕，保温反应4小时后冷却到室温，出料即得环氧改性的聚丙烯酸钠X。
按照标准的方法测定本实施例中坯体增强剂的增强性能：将山东地区某陶瓷公司标准泥浆搅拌均匀后，用1000ml的量杯量取500ml泥浆，加入本实施例所得高效陶瓷坯体增强剂0.10g，在高速搅拌机下搅拌五分钟，接着注入标准内三角模具中并开始用秒表计时，三十分钟后揭开模具，操作温度均为室温，初裂时间为13min26s，终裂时间为52min20s。
实施例2
一种高效陶瓷坯体增强剂组合物，以质量百分数计组成为：4％丙烯酸压敏胶乳液(pH为9～10，质量份数50％)、1％羧甲基淀粉、15％环氧改性的聚丙烯酸钠Y，其余为水。
其中，所述的环氧改性的聚丙烯酸钠Y采用水溶液自由基聚合法制备，其制备方法包括以下步骤：将5份含甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.03份苯乙基酚聚氧乙烯醚、0.02月桂酸钠、2份亚硫酸氢钠、60份水加入到反应器中，充分分散均匀，然后向其中加入20份丙烯酸钠，加热体系至80℃；然后向反应釜内滴加过硫酸钾，1h滴加完毕，保温反应2小时后冷却到室温，出料即得环氧改性的聚丙烯酸钠Y。
按照标准的方法测定本实施例中坯体增强剂的增强性能：将山东地区某陶瓷公司标准泥浆搅拌均匀后，用1000ml的量杯量取500ml泥浆，加入本实施例所得丙烯酰胺接枝玉米淀粉陶瓷增强剂0.12g，在高速搅拌机下搅拌五分钟，接着注入标准内三角模具中并开始用秒表计时，三十分钟后揭开模具，操作温度均为室温，初裂时间为13min57s，终裂时间为53min30s。
实施例3
一种高效陶瓷坯体增强剂组合物，以质量百分数计组成为：8％丙烯酸压敏胶乳液(pH为7～8，质量份数54％)、1.4％水溶性淀粉、12％环氧改性的聚丙烯酸钠Z，其余为水。
其中，所述的环氧改性的聚丙烯酸钠Z采用水溶液自由基聚合法制备，其制备方法包括以下步骤：将7份丙烯酸缩水甘油醚酯、0.2份双十二烷基苯基醚二磺酸钠、1.5份亚磷酸钠、1.0份吊白块、68份水加入到反应器中，充分分散均匀，然后向其中加入24份丙烯酸钠，加热体系至70℃；然后向反应釜内滴加过硫酸铵，0.6h滴加完毕，保温反应2～5小时后冷却到室温，出料即得环氧改性的聚丙烯酸钠Z。
按照标准的方法测定本实施例中坯体增强剂的增强性能：将山东地区某陶瓷公司标准泥浆搅拌均匀后，用1000ml的量杯量取500ml泥浆，加入本实施例所得丙烯酰胺接枝玉米淀粉陶瓷增强剂0.14g，在高速搅拌机下搅拌五分钟，接着注入标准内三角模具中并开始用秒表计时，三十分钟后揭开模具，操作温度均为室温，初裂时间为15min11s，终裂时间为55min32s。
实施例4
一种高效陶瓷坯体增强剂组合物，以质量百分数计组成为：6.5％丙烯酸压敏胶乳液(pH为8～9，质量份数36％)、2.5％木质素磺酸钠、11％环氧改性的聚丙烯酸钠S，其余为水。
其中，所述的环氧改性的聚丙烯酸钠S采用水溶液自由基聚合法制备，其制备方法包括以下步骤：将3份衣康酸二缩水甘油酯、5份烯丙基缩水甘油醚、 0.1份硬脂酸钠、0.1份十二烷基苯磺酸钠、3份巯基丙酸、72份水加入到反应器中，充分分散均匀，然后向其中加入22份丙烯酸钠，加热体系至55℃；然后向反应釜内滴加双氧水，0.7h滴加完毕，保温反应5小时后冷却到室温，出料即得环氧改性的聚丙烯酸钠S。
按照标准的方法测定本实施例中坯体增强剂的增强性能：将山东地区某陶瓷公司标准泥浆搅拌均匀后，用1000ml的量杯量取500ml泥浆，加入本实施例所得丙烯酰胺接枝玉米淀粉陶瓷增强剂0.14g，在高速搅拌机下搅拌五分钟，接着注入标准内三角模具中并开始用秒表计时，三十分钟后揭开模具，操作温度均为室温，初裂时间为14min06s，终裂时间为54min27s。

Claims (8)

1.一种高强度抗裂陶瓷，其特征在于，所述陶瓷的坯体由如下组分的高效陶瓷坯体增强剂组合物制得浆料，以质量百分比计：4％～8％丙烯酸压敏胶乳液、1％～3％改性天然高分子、8％～15％环氧改性的聚丙烯酸钠，其余为水；
所述的环氧改性的聚丙烯酸钠结构式为：
Figure FDA0002466226520000011
其中R为氢或甲基，A为羰基或亚甲基，x:10～30，y:3～10；
所述的改性天然高分子为经酰化反应、羧甲基化反应、酯化反应或接枝反应改性后的羟乙基纤维素、水溶性淀粉、海藻酸钠中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种高强度抗裂陶瓷，其特征在于，所述的环氧改性的聚丙烯酸钠采用水溶液自由基聚合法制备，其制备方法包括以下步骤：将5～10份含有不饱和双键的环氧小分子、0.05～0.3份表面活性剂、2～4份还原剂、60～80份水加入到反应釜中，充分分散均匀，然后向其中加入20～30份丙烯酸钠，加热体系升温至50～80℃；然后向反应釜内滴加引发剂，0.5～1h滴加完毕，保温反应2～5小时后冷却到室温，出料即得环氧改性的聚丙烯酸钠。
3.根据权利要求2所述的一种高强度抗裂陶瓷，其特征在于，所述的含有不饱和双键的环氧小分子为甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油醚酯、烯丙基缩水甘油醚、衣康酸二缩水甘油酯中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的一种高强度抗裂陶瓷，其特征在于，所述的还原剂为巯基乙酸、巯基丙酸、亚硫酸氢钠、亚磷酸钠、吊白块中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的一种高强度抗裂陶瓷，其特征在于，所述的表面活性剂为硬脂酸钠、月桂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠、OP-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、吐温中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的一种高强度抗裂陶瓷，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水、过硫酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种高强度抗裂陶瓷，其特征在于，所述的丙烯酸压敏胶乳液与陶瓷坯体浆料体系匹配，不影响坯体浆料的粘度，当坯体干燥后丙烯酸压敏胶乳通过自身粘力将不同的坯体粒子结合在一起，起增塑作用，降低坯体干燥后的开裂率。
8.根据权利要求1所述的一种高强度抗裂陶瓷，其特征在于，所述的环氧改性的聚丙烯酸钠中的聚丙烯酸钠链段在陶瓷浆料中起分散作用，环氧基团在坯体干燥过程中与坯体颗粒发生交联增强作用。
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